package com.atguigu.dijkstra;

import java.util.Arrays;

public class DijkstraAlgorithm {

  public static void main(String[] args) {
    char[] vertex = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G'};
    // 邻接矩阵
    int[][] matrix = new int[vertex.length][vertex.length];
    final int N = 65535; // 表示不可以连接
    matrix[0] = new int[] {N, 5, 7, N, N, N, 2};
    matrix[1] = new int[] {5, N, N, 9, N, N, 3};
    matrix[2] = new int[] {7, N, N, N, 8, N, N};
    matrix[3] = new int[] {N, 9, N, N, N, 4, N};
    matrix[4] = new int[] {N, N, 8, N, N, 5, 4};
    matrix[5] = new int[] {N, N, N, 4, 5, N, 6};
    matrix[6] = new int[] {2, 3, N, N, 4, 6, N};
    // 创建 Graph对象
    Graph graph = new Graph(vertex, matrix);
    // 测试, 看看图的邻接矩阵是否ok
    graph.showGraph();
    // 测试迪杰斯特拉算法
    graph.dsj(2); // C
    graph.showDijkstra();
  }
}

class Graph {
  private char[] vertex; // 顶点数组
  private int[][] matrix; // 邻接矩阵
  private VisitedVertex vv; // 已经访问的顶点的集合

  // 构造器
  public Graph(char[] vertex, int[][] matrix) {
    this.vertex = vertex;
    this.matrix = matrix;
  }

  // 显示结果
  public void showDijkstra() {
    vv.show();
  }

  // 显示图
  public void showGraph() {
    for (int[] link : matrix) {
      System.out.println(Arrays.toString(link));
    }
  }

  // 迪杰斯特拉算法实现
  /**
   * @param index 表示出发顶点对应的下标
   */
  public void dsj(int index) {
    vv = new VisitedVertex(vertex.length, index);
    update(index); // 更新index顶点到周围顶点的距离和前驱顶点
    for (int j = 1; j < vertex.length; j++) {
      index = vv.updateArr(); // 选择并返回新的访问顶点
      update(index); // 更新index顶点到周围顶点的距离和前驱顶点
    }
  }

  // 更新index下标顶点到周围顶点的距离和周围顶点的前驱顶点,
  private void update(int index) {
    int len = 0;
    // 根据遍历我们的邻接矩阵的  matrix[index]行
    for (int j = 0; j < matrix[index].length; j++) {
      // len 含义是 : 出发顶点到index顶点的距离 + 从index顶点到j顶点的距离的和
      len = vv.getDis(index) + matrix[index][j];
      // 如果j顶点没有被访问过，并且 len 小于出发顶点到j顶点的距离，就需要更新
      if (!vv.in(j) && len < vv.getDis(j)) {
        vv.updatePre(j, index); // 更新j顶点的前驱为index顶点
        vv.updateDis(j, len); // 更新出发顶点到j顶点的距离
      }
    }
  }
}

// 已访问顶点集合
class VisitedVertex {
  // 记录各个顶点是否访问过 1表示访问过,0未访问,会动态更新
  public int[] already_arr;
  // 每个下标对应的值为前一个顶点下标, 会动态更新
  public int[] pre_visited;
  // 记录出发顶点到其他所有顶点的距离,比如G为出发顶点，就会记录G到其它顶点的距离，会动态更新，求的最短距离就会存放到dis
  public int[] dis;

  // 构造器
  /**
   * @param length :表示顶点的个数
   * @param index: 出发顶点对应的下标, 比如G顶点，下标就是6
   */
  public VisitedVertex(int length, int index) {
    this.already_arr = new int[length];
    this.pre_visited = new int[length];
    this.dis = new int[length];
    // 初始化 dis数组
    Arrays.fill(dis, 65535);
    this.already_arr[index] = 1; // 设置出发顶点被访问过
    this.dis[index] = 0; // 设置出发顶点的访问距离为0
  }
  /**
   * 功能: 判断index顶点是否被访问过
   *
   * @param index
   * @return 如果访问过，就返回true, 否则访问false
   */
  public boolean in(int index) {
    return already_arr[index] == 1;
  }

  /**
   * 功能: 更新出发顶点到index顶点的距离
   *
   * @param index
   * @param len
   */
  public void updateDis(int index, int len) {
    dis[index] = len;
  }
  /**
   * 功能: 更新pre这个顶点的前驱顶点为index顶点
   *
   * @param pre
   * @param index
   */
  public void updatePre(int pre, int index) {
    pre_visited[pre] = index;
  }
  /**
   * 功能:返回出发顶点到index顶点的距离
   *
   * @param index
   */
  public int getDis(int index) {
    return dis[index];
  }

  /**
   * 继续选择并返回新的访问顶点， 比如这里的G 完后，就是 A点作为新的访问顶点(注意不是出发顶点)
   *
   * @return
   */
  public int updateArr() {
    int min = 65535, index = 0;
    for (int i = 0; i < already_arr.length; i++) {
      if (already_arr[i] == 0 && dis[i] < min) {
        min = dis[i];
        index = i;
      }
    }
    // 更新 index 顶点被访问过
    already_arr[index] = 1;
    return index;
  }

  // 显示最后的结果
  // 即将三个数组的情况输出
  public void show() {

    System.out.println("==========================");
    // 输出already_arr
    for (int i : already_arr) {
      System.out.print(i + " ");
    }
    System.out.println();
    // 输出pre_visited
    for (int i : pre_visited) {
      System.out.print(i + " ");
    }
    System.out.println();
    // 输出dis
    for (int i : dis) {
      System.out.print(i + " ");
    }
    System.out.println();
    // 为了好看最后的最短距离，我们处理
    char[] vertex = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G'};
    int count = 0;
    for (int i : dis) {
      if (i != 65535) {
        System.out.print(vertex[count] + "(" + i + ") ");
      } else {
        System.out.println("N ");
      }
      count++;
    }
    System.out.println();
  }
}
